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半导体晶体缺陷
创建时间：
2008-08-02
半导体晶体缺陷
(crystal defect of
semiconductor)
半导体晶体中偏离完整结构的区域称为晶体缺陷
。按其延展的尺度可分为点缺陷、线缺陷、面缺陷
和体缺陷，这
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类缺陷都属于结构缺陷。根据缺陷产生的原因可分为原生缺陷和二次缺陷。从化学的观
点
看，晶体中的杂质也是缺陷，杂质还可与上述结构缺陷相互作用形成复杂的缺陷。一般
情况下，晶体缺陷
是指结构缺陷。
点
缺陷
(
零维缺陷
)
主要是空位、间隙原子、反位缺陷和点缺陷复合缺陷。
空位
格点上的原子离开平衡位置
，
在晶格中形成的空格点称为空位。
离位原子如转移到晶体表面
，
在晶格内部所形成的空位，称肖特基空位；原子转移到晶格的间隙位置所形成的空位称
弗兰克尔空位。
间隙原子
位于格点之间间隙位置的原子。当其为晶体基质原子时称为自间隙原子，化合物半导体
MX
晶体中的白间隙原子有
Mi
、
Xi
两种。
反位缺陷
化合物半导体晶体
MX
中，
X
占
M
位，或
M
占
X
位所形成的缺陷，记作
M
X
，
X
M
。
点缺陷的复合
各种点缺陷常可形成更复杂的缺陷，空位或间隙原子常可聚集成团，这些团又可崩
塌成位错环等。例如硅单晶中有：双空位、
F
中心
(
空位
-
束缚电子
复合体
)
，
E
中心
(
空位
-P
原子对
)
，
SiO
< br>2
团
(
空位
-
氧复合体
)
，雾缺陷
(
点缺陷
-
金属杂质复合
体
)
。
硅单
晶中主要点缺陷有空位、自间隙原子、间隙氧、替位碳、替位硼、替位铜，间隙铜等。
化合物如
GaAs
单晶中点缺陷有镓空
位
(v
Ga
)
、
砷空位
(V
As
)
、
间隙镓
(G
< br>ai
)
，
间隙砷
(A
Si
)
、
镓占砷位
(As
Ga
)
、
砷占镓位
(Ga
A
s
)
等，这些缺陷与缺陷、缺陷与杂质之间发生相互作用可形成
各种复合体。
GaAs
中的深能级。
砷占镓位一镓空位复合体
(As
Ga<
/p>
v
Ga
)
、
镓占砷位一镓空位复合体
(Ga
As
v
Ga
)
在
GaAs
中形
成所谓
A
能级
(0.40eV)
和
B
能级
(0.71eV)
分
别称作
HB
2
、
HB
5
，它们与
EL
2
是三个
GaAs
中较重要的
深能级，
这些深能级与某类缺陷或缺陷之间反应产物有关，
EL
2
是反位缺陷
AsGa
或其复合体
As
Ga
v
Ga
V
As
所形成，
为非
掺杂半绝缘
GaAs
单晶和
GaAs VPE
材料中的一个主要深能级，能级位置是导带下
0.82eV(
也可能由一族深
能级所构成<
/p>
)
，其浓度为
10
16
cm
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数量级，与材料的化学
配比和掺杂浓度有关。
线缺陷
(
一维缺陷
)
半导体晶体中的线缺陷主要是位错。晶体生长过程中由于热应力
(
或其他外力
)
作用，使晶体中某一部分
(
沿滑移面
)
发生滑移，已滑移区与
未滑移区的分界线叫位错线，简称为位错。以
位错线与其柏格斯矢量的相对取向来区分位
错的类型，
两者相互垂直叫刃型位错，
两者平行的叫螺型位错，
否则叫混合位错。混合位错中较常见的有
60
< br>℃位错，
30
℃位错。
滑移了一个原子间距所形成的位错又叫全位错，否则叫不全位错。
<
/p>
由于形成直线位错所需能量较高，因此晶体中的位错大都是位错环；位错环又分棱柱位错环
和切变
位错环两种。
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